|
Ключевые детали экстремального поведения звезд
|
|
|
|
Исследование более чем 26 000 белых карликов подтвердило давно предсказанный, но неуловимый эффект в этих сверхплотных умирающих звездах: более горячие белые карлики немного более пухлые, чем более холодные, даже при одинаковой массе.
|
|
|
|
Полученные результаты приближают ученых еще на один шаг к использованию этих звездных объектов в качестве естественных лабораторий для изучения эффектов экстремальной гравитации и поиска экзотических частиц темной материи. Подробности об исследовании, проведенном Университетом Джона Хопкинса, опубликованы в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
"Белые карлики - это одни из наиболее хорошо изученных звезд, с которыми мы можем работать, чтобы проверить эти базовые теории заурядной физики в надежде, что, возможно, мы сможем найти что-то необычное, указывающее на новую фундаментальную физику", - сказала Николь Крамплер, астрофизик из Университета Джона Хопкинса, которая руководила работой.
|
|
|
|
"Если вы хотите исследовать темную материю, квантовую гравитацию или другие экзотические явления, вам лучше разбираться в обычной физике. В противном случае то, что кажется новым, может быть просто новым проявлением эффекта, который мы уже знаем".
|
|
|
|
|
|
|
Белые карлики - это ядра звезд, которые когда-то были похожи на наше Солнце, но израсходовали весь водород, когда-то использовавшийся в качестве ядерного топлива. Эти звезды настолько плотные, что чайная ложка их вещества весит более тонны, что намного тяжелее обычного вещества. При такой плотной упаковке массы их гравитационное притяжение может быть в сотни раз сильнее земного.
|
|
|
|
Исследование основывалось на измерениях того, как эти экстремальные условия повлияли на световые волны, испускаемые белыми карликами. Свет, исходящий от таких массивных объектов, теряет энергию в процессе преодоления своей гравитации, постепенно становясь краснее. Этот эффект "красного смещения" растягивает световые волны, как резину, в том смысле, который могут измерить телескопы. Это происходит в результате искривления пространства-времени, вызванного сильной гравитацией, как и предсказывала общая теория относительности Эйнштейна.
|
|
|
|
Усреднив данные измерений движения белых карликов относительно Земли и сгруппировав их в соответствии с их гравитацией и размерами, команда ученых выделила гравитационное красное смещение, чтобы измерить, как более высокие температуры влияют на объем их газовых внешних слоев.
|
|
|
|
Исследование продолжает усилия той же группы Джона Хопкинса. Их исследование 3000 белых карликов, проведенное в 2020 году, подтвердило, что звезды сжимаются по мере увеличения массы из-за "давления вырождения электронов" - квантово-механического процесса, который сохраняет стабильность их плотных ядер в течение миллиардов лет без необходимости ядерного синтеза, который обычно поддерживает наше солнце и другие типы звезд.
|
|
|
|
По словам Крамплера, до сих пор у команды не было достаточно данных, чтобы с уверенностью подтвердить более тонкое, но важное влияние более высоких температур на соотношение массы и размера.
|
|
|
|
Исследование объединяет наблюдения, полученные в рамках программы Sloan Digital Sky Survey, которая использует телескопы в Чили и Нью-Мексико, и миссии Европейского космического агентства Gaia. Оба проекта непрерывно картографируют и отслеживают миллионы звезд, галактик и других космических объектов.
|
|
|
|
"Следующим шагом может стать обнаружение чрезвычайно тонких различий в химическом составе ядер белых карликов разной массы", - сказала Надя Закамска, профессор астрофизики из университета Джона Хопкинса, руководившая исследованиями.
|
|
|
|
"Мы не до конца понимаем, какой максимальной массой может обладать звезда, чтобы превратиться в белого карлика, в отличие от нейтронной звезды или черной дыры. Эти все более высокоточные измерения могут помочь нам проверить и уточнить теории об этом и других малоизученных процессах эволюции массивных звезд".
|
|
|
|
По словам Крамплера, эти наблюдения также могут помочь в попытках обнаружить признаки темной материи, такие как аксионы или другие гипотетические частицы. Предоставив более детальную картину структур белых карликов, команда могла бы использовать эти данные для выявления сигнала определенной модели темной материи, который приводит к интерференционной картине в нашей галактике.
|
|
|
|
По словам Крамплера, если два белых карлика находятся в пределах одного и того же пятна интерференции темной материи, то темная материя изменит структуру этих звезд таким же образом.
|
|
|
|
Несмотря на то, что темная материя обладает гравитацией, она не излучает свет или энергию, которые можно увидеть в телескопы. Ученые знают, что она составляет большую часть вещества в космосе, потому что ее гравитация влияет на звезды, галактики и другие космические объекты аналогично тому, как солнце влияет на орбиту нашей планеты.
|
|
|
|
"Мы бились лбами о стену, пытаясь понять, что такое темная материя, но я бы сказал, что у нас все в порядке с головой", - сказал Крамплер.
|
|
|
|
"Мы знаем очень многое о том, чем темная материя не является, и у нас есть ограничения на то, что она может и чего не может делать, но мы все еще не знаем, что это такое. Вот почему так важно понимать более простые астрофизические объекты, такие как звезды- белые карлики, потому что они дают надежду на открытие того, что может представлять собой темная материя".
|
|
|
|
Источник
|
